(57)【要約】  ＮＳＲ触媒とＳＣＲとを備える内燃機関において、ＮＯｘの吹き抜けによるエミッション悪化を抑制することのできる内燃機関の排気浄化システムを提供することを目的とする。  リーンバーン運転が可能な内燃機関１０の排気浄化システムであって、内燃機関１０の排気通路１２に配置されたＮＳＲ触媒１６と、ＮＳＲ触媒１６の下流に配置されたＳＣＲ１８と、リーンバーン運転中に所定のインターバルでリッチスパイクを実行するリッチスパイク手段と、を備える。インターバルは、リッチスパイク時にＮＳＲ触媒１６において生成されるＮＨ３の生成量とインターバルとの関係（第１規則）と、リッチスパイク時にＮＳＲ触媒１６の下流へ吹き抜けるＮＯｘの吹き抜け量とインターバルとの関係（第２規則）と、に基づいて、ＮＯｘ吹き抜け量の全量が、ＳＣＲ１８において還元浄化される期間に設定する。好ましくは、ＮＯｘ吹き抜け量に対するＮＨ３生成量の比率が所定の比率より大きくなるように、インターバルを設定する。
2011058632.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
リーンバーン運転が可能な内燃機関の排気浄化システムであって、
前記内燃機関の排気通路に配置されたＮＯｘ吸蔵還元触媒（以下、ＮＳＲ触媒）と、
前記ＮＳＲ触媒の下流に配置されたＮＯｘ選択還元触媒（以下、ＳＣＲ）と、
リーンバーン運転中に所定のインターバルでリッチスパイクを実行するリッチスパイク手段と、を備え、
前記リッチスパイク手段は、
リッチスパイク時に前記ＮＳＲ触媒において生成されるＮＨ３の生成量と前記インターバルとの関係を第１規則として取得する第１規則取得手段と、
リッチスパイク時に前記ＮＳＲ触媒の下流へ吹き抜けるＮＯｘの吹き抜け量と前記インターバルとの関係を第２規則として取得する第２規則取得手段と、
前記第１規則と前記第２規則とに基づいて、前記ＮＯｘ吹き抜け量の全量が、前記ＳＣＲにおいて還元浄化されるように、前記インターバルを設定するインターバル設定手段と、
を含むことを特徴とする内燃機関の排気浄化システム。
【請求項２】
前記インターバル設定手段は、前記ＮＯｘ吹き抜け量に対する前記ＮＨ３生成量の比率が所定の比率より大きくなるように、前記インターバルを設定することを特徴とする請求項１記載の内燃機関の排気浄化システム。
【請求項３】
前記インターバル設定手段は、前記第１規則における前記ＮＨ３生成量の増加割合が所定割合より大きくなる範囲で、前記インターバルを設定することを特徴とする請求項１または２記載の内燃機関の排気浄化システム。
【請求項４】
前記インターバル設定手段は、前記第１規則における前記ＮＨ３生成量が所定量より大きくなる範囲で、前記インターバルを設定することを特徴とする請求項１または２記載の内燃機関の排気浄化システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、内燃機関の排気浄化システムに係り、特に、ＮＯｘ吸蔵還元触媒とＮＯｘ選択還元触媒とを備える内燃機関の排気浄化システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば日本特開２００１−２７１６７９号公報に開示されるように、内燃機関の排気通路にＮＯｘ吸蔵還元触媒（以下、「ＮＳＲ触媒」と称する）を備えるシステムが知られている。ＮＳＲ触媒は、内燃機関から排出される燃焼ガスに含まれる窒素酸化物（ＮＯｘ）を触媒内部に吸蔵する吸蔵機能と、ＮＯｘおよび炭化水素（ＨＣ）等を浄化処理する触媒機能と、を備えた触媒である。内燃機関がリーン空燃比で運転される場合には、ＮＯｘを多量に含む排気ガスが排出される。このため、上記のＮＳＲ触媒は、このＮＯｘをその内部に吸蔵して、該ＮＯｘが触媒下流へ放出される事態を抑制する。【０００３】
ここで、ＮＳＲ触媒に吸蔵されたＮＯｘは、所定のタイミングで浄化処理される。より具体的には、上記従来のシステムでは、内燃機関から未燃成分を一時的に排出するリッチスパイクを実行する。これにより、該触媒内のＮＯｘと未燃成分とを該触媒内で反応させる。【０００４】
リッチスパイクの開始によって内燃機関から多量の未燃成分が排出されると、ＮＳＲ触媒の下流に放出される排気ガスは、該触媒中に未燃成分によって還元されるべきＮＯｘが残存している間はストイキ雰囲気となる。その後、触媒内に吸着していたＮＯｘの還元が完了すると、未燃成分が触媒下流に放出されるため、排気ガスはリッチ雰囲気に変化する。上記従来のシステムでは、このような触媒下流の排気ガスのリッチ雰囲気への変化を酸素濃度や窒素酸化物濃度から検出して、その検出タイミングでリッチスパイクを終了することとしている。これにより、過剰なリッチスパイクの実行を防止することができるので、燃費悪化を抑制することができる。【０００５】
【特許文献１】日本特開２００１−２７１６７９号公報
【特許文献２】日本特開２００９−１１４８７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記従来のシステムでは、リッチスパイクによってＮＳＲ触媒に吸蔵されたＮＯｘを処理することとしている。しかしながら、リッチスパイクの実行時においては、吸蔵されていたＮＯｘの一部が該触媒下流に放出されてしまう場合がある。すなわち、リッチスパイクが実行されてＮＳＲ触媒内に還元剤である未燃成分が導入されると、吸蔵されていたＮＯｘが脱離して触媒上で反応する。しかしながら、脱離したＮＯｘの中には、触媒上で浄化されずに該触媒下流に吹き抜けてしまうＮＯｘが存在する。このＮＯｘの吹き抜けを抑制する方法としては、触媒容量を拡大して反応場を増やすことが考えられる。しかしながら、触媒の容量拡大は、貴金属の増加による大幅なコスト上昇を招いてしまう。このため、触媒容量を拡大することなく、ＮＯｘの吹き抜けによるエミッション悪化を抑制することのできるシステムが望まれていた。【０００７】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、ＮＳＲ触媒を備える内燃機関において、ＮＯｘの吹き抜けによるエミッション悪化を抑制することのできる内燃機関の排気浄化システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
第１の発明は、上記の目的を達成するため、リーンバーン運転が可能な内燃機関の排気浄化システムであって、
前記内燃機関の排気通路に配置されたＮＯｘ吸蔵還元触媒（以下、ＮＳＲ触媒）と、
前記ＮＳＲ触媒の下流に配置されたＮＯｘ選択還元触媒（以下、ＳＣＲ）と、
リーンバーン運転中に所定のインターバルでリッチスパイクを実行するリッチスパイク手段と、を備え、
前記リッチスパイク手段は、
リッチスパイク時に前記ＮＳＲ触媒において生成されるＮＨ３の生成量と前記インターバルとの関係を第１規則として取得する第１規則取得手段と、
リッチスパイク時に前記ＮＳＲ触媒の下流へ吹き抜けるＮＯｘの吹き抜け量と前記インターバルとの関係を第２規則として取得する第２規則取得手段と、
前記第１規則と前記第２規則とに基づいて、前記ＮＯｘ吹き抜け量の全量が、前記ＳＣＲにおいて還元浄化されるように、前記インターバルを設定するインターバル設定手段と、
を含むことを特徴とする。【０００９】
また、第２の発明は、第１の発明において、
前記インターバル設定手段は、前記ＮＯｘ吹き抜け量に対する前記ＮＨ３生成量の比率が所定の比率より大きくなるように、前記インターバルを設定することを特徴とする。【００１０】
また、第３の発明は、第１または第２の発明において、
前記インターバル設定手段は、前記第１規則における前記ＮＨ３生成量の増加割合が所定割合より大きくなる範囲で、前記インターバルを設定することを特徴とする。【００１１】
また、第４の発明は、第１または第２の発明において、
前記インターバル設定手段は、前記第１規則における前記ＮＨ３生成量が所定量より大きくなる範囲で、前記インターバルを設定することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
内燃機関のリーン運転中には、該内燃機関から排出されたＮＯｘがＮＳＲ触媒（ＮＯｘ吸蔵還元触媒）に吸蔵される。そして、リッチスパイクが実行されると、ＮＳＲ触媒では、吸蔵されていたＮＯｘが浄化されるとともに、ＮＨ３が生成される。生成されたＮＨ３は、排気通路を流通して下流側に配置されたＮＯｘ選択還元触媒（ＳＣＲ）内に吸蔵される。該ＳＣＲでは、吸蔵されたＮＨ３を用いて、ＮＳＲ触媒の下流に吹き抜けたＮＯｘを選択的に還元する。【００１３】
リッチスパイクのインターバルが長いほど、ＮＳＲ触媒に多量のＮＯｘが吸蔵される。このため、該インターバルが長いほど、リッチスパイク時に生成されるＮＨ３量は多量となる。一方において、ＮＳＲ触媒に多量のＮＯｘが吸蔵されるほど、すなわち、該インターバルが長いほど、リッチスパイク時に該ＮＳＲ触媒を吹き抜けるＮＯｘ量は多量となる。第１の発明によれば、ＮＨ３の生成量とインターバルとの関係（第１規則）、およびＮＯｘの吹き抜け量とインターバルとの関係（第２規則）に基づいて、吹き抜けたＮＯｘの全量がＳＣＲにおいて還元浄化されるようにインターバルが設定される。このため、本発明によれば、吹き抜けてきたＮＯｘの全量をＳＣＲにおいて浄化することができるので、エミッションの悪化を効果的に抑制することができる。【００１４】
第２の発明によれば、リッチスパイクのインターバルは、ＮＯｘ吹き抜け量に対するＮＨ３生成量の比率が所定の比率より大きくなるように設定される。このため、本発明によれば、ＳＣＲにおいてＮＨ３が不足して、ＮＯｘ吹き抜け量の全量を還元浄化できない事態を有効に回避することができる。【００１５】
第３の発明によれば、リッチスパイクのインターバルは、第１規則においてＮＨ３生成量の増加割合が所定割合よりも大きくなる範囲で設定される。このため、本発明によれば、ＳＣＲに多量のＮＨ３を吸蔵させることができるので、ＮＯｘ吹き抜け量の全量を還元浄化できない事態を有効に回避することができる。【００１６】
第４の発明によれば、リッチスパイクのインターバルは、第１規則においてＮＨ３生成量が所定量よりも大きくなる範囲で設定される。このため、本発明によれば、ＳＣＲに所望量のＮＨ３を吸蔵させることができるので、ＮＯｘ吹き抜け量の全量を還元浄化できない事態を有効に回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施の形態１の構成を説明するための図である。
【図２】ＮＳＲ触媒１６の機能を説明するための図である。
【図３】インターバルとＮＨ３発生量およびＮＯｘ吹き抜け量との関係を示す図である。
【図４】インターバルがｔ２に設定された場合のＮＯｘ吹き抜け量とＳＣＲ１８の下流側のＮＯｘ量とを示す図である。
【図５】インターバルがｔ３に設定された場合のＮＯｘ吹き抜け量とＳＣＲ１８の下流側のＮＯｘ量とを示す図である。
【図６】インターバルがｔ４に設定された場合のＮＯｘ吹き抜け量とＳＣＲ１８の下流側のＮＯｘ量とを示す図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、図面に基づいてこの発明の実施の形態について説明する。尚、各図において共通する要素には、同一の符号を付して重複する説明を省略する。また、以下の実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。【００１９】
実施の形態．
［実施の形態の構成］
図１は、本発明の実施の形態の構成を説明するための図である。図１に示すように、本実施の形態のシステムは、内燃機関１０を備えている。内燃機関１０は、右バンク１０１および左バンク１０２を備えたＶ型のガソリンエンジンとして構成されている。右バンク１０１に属する気筒群は、排気通路１２１に連通している。また、左バンク１０２に属する気筒群は、排気通路１２２に連通している。排気通路１２１および１２２は、下流で合流した後に排気通路１２３の一端に連通している。以下、排気通路１２１、１２２、および１２３を特に区別しない場合には、これらを単に「排気通路１２」と称することとする。【００２０】
排気通路１２１および１２２には、三元触媒であるスタート触媒（以下、「ＳＣ」と称する）１４１および１４２がそれぞれ配置されている。また、ＳＣ１４の下流側に位置する排気通路１２３には、ＮＯｘ吸蔵還元触媒（以下、「ＮＳＲ触媒」と称する）１６が配置されている。更に、排気通路１２３におけるＮＳＲ触媒１６の下流側には、ＮＯｘ選択還元触媒（以下、「ＳＣＲ」と称する）１８が配置されている。以下、ＳＣ１４１および１４２を特に区別しない場合には、これらを単に「ＳＣ１４」と称することとする。【００２１】
内燃機関１０は、空燃比がリッチである場合に、ＨＣおよびＣＯを排出し易い。また、空燃比がリーンである場合にＮＯｘを排出しやすい。ＳＣ１４は、リーン雰囲気では酸素（Ｏ２）を吸着しながらＮＯｘを還元（Ｎ２に浄化）する。他方、リッチ雰囲気では、酸素を放出しながらＨＣおよびＣＯを酸化（Ｈ２Ｏ、ＣＯ２に浄化）する。また、リッチ雰囲気下では、排気ガス中に含まれる窒素が水素と反応することにより、アンモニア（ＮＨ３）が生成される。【００２２】
ＮＳＲ触媒１６は、リーン雰囲気下では、排気ガス中に含まれるＮＯｘを吸蔵する。また、ＮＳＲ触媒１６は、リッチ雰囲気下で吸蔵しているＮＯｘを放出する。リッチ雰囲気下で放出されたＮＯｘは、ＨＣやＣＯにより還元される。この際、ＳＣ１４の場合と同様に、ＮＳＲ１６においてもＮＨ３が生成される。【００２３】
ＳＣＲ１８は、Ｆｅ系ゼオライト触媒として構成され、ＳＣ１４およびＮＳＲ触媒１６が、リッチ雰囲気下で生成するＮＨ３を吸蔵し、リーン雰囲気下では、ＮＨ３を還元剤として、排気ガス中のＮＯｘを選択的に還元する機能を有している。ＳＣＲ１８によれば、ＮＳＲ触媒１６の下流に吹き抜けてきたＮＨ３およびＮＯｘが大気中に放出される事態を有効に阻止することができる。【００２４】
図１に示すシステムは、排気通路１２３におけるＮＳＲ触媒１６の上流側の位置、および、ＮＳＲ触媒１６の下流側、且つＳＣＲ１８の上流側の位置に、酸素（Ｏ２）センサ２２，２４を備えている。Ｏ２センサ２２，２４は、排気ガス中の酸素濃度に応じた信号を発生するセンサである。また、排気通路１２におけるＳＣＲ１８の下流側には、ＮＯｘセンサ２６が配置されている。ＮＯｘセンサは、排気ガス中のＮＯｘおよびＮＨ３に反応して、それらの濃度に応じた信号を発生する。このため、ＮＯｘセンサ２６によれば、リッチ雰囲気下ではＳＣＲ１８の下流におけるＮＨ３濃度を、また、リーン雰囲気下では、ＳＣＲ１８の下流におけるＮＯｘ濃度を、それぞれ検知することができる。【００２５】
本実施の形態のシステムは、図１に示すとおり、ＥＣＵ(Electronic Control Unit)３０を備えている。ＥＣＵ３０の出力部には、燃料噴射装置（図示せず）等の種々のアクチュエータが接続されている。ＥＣＵ３０の入力部には、上述したＡ／Ｆセンサ２０、Ｏ２センサ２２，２４、およびＮＯｘセンサ２６の他、内燃機関１０の運転条件および運転状態を検出するための種々のセンサ類が接続されている。ＥＣＵ３０は、入力された各種の情報に基づいて、図１に示すシステムの状態を制御することができる。【００２６】
[実施の形態１の動作]
（リッチスパイク制御について）
先ず、図２を参照して、本実施の形態のシステムにおいて実行されるリッチスパイク制御について説明する。図２は、本実施の形態のシステムにおいて実行されるリッチスパイク制御について説明するための図である。尚、図２中の（Ａ）は内燃機関１０のリーン運転中の触媒内の様子を、図２中の（Ｂ）は、内燃機関１０のリッチスパイク実行中の触媒内の様子を、それぞれ示している。【００２７】
ＥＣＵ３０は、通常、内燃機関１０をリーン空燃比で運転（リーン運転）させる。リーン運転中は、ＮＯｘ等の酸化剤がＨＣ、ＣＯ等の還元剤よりも多量に排出される。このため、三元触媒を用いて当該排気ガスを浄化しようとしても、還元剤の不足によって全てのＮＯｘを浄化することができない。そこで、本実施の形態１のシステムは、排気通路１２３にＮＳＲ触媒１６を備えることとしている。図２（Ａ）に示すとおり、ＮＳＲ触媒１６は、ＮＯｘをＢａ（ＮＯ３）２等の硝酸塩として吸蔵する機能を有している。このため、本実施の形態１のシステムによれば、リーン運転中であっても、該ＮＯｘが大気中に放出されてしまう事態を効果的に抑制することができる。【００２８】
但し、ＮＳＲ触媒１６のＮＯｘ吸蔵性能は、吸蔵量が増加するにつれて低下してしまう。このため、リーン運転が長時間継続されると、吸蔵されなかったＮＯｘが該触媒下流に吹き抜けてしまう。そこで、本実施の形態１のシステムでは、ＮＳＲ触媒１６に吸蔵されたＮＯｘを定期的に脱離させて処理するリッチスパイク制御が実行される。より具体的には、ＮＳＲ触媒１６の吸蔵性能が低下する所定のタイミングで、内燃機関１０の排気空燃比が一時的にリッチに（例えば、Ａ／Ｆ＝１２）される。図２（Ｂ）に示すとおり、リッチスパイク実行中の排気ガスには、ＨＣ、ＣＯ、Ｈ２等の還元剤が多量に含まれている。このため、これらの還元剤がＮＳＲ触媒１６内へ導入されると、硝酸塩として吸蔵されていたＮＯｘは、ＮＯまで還元されて塩基から脱離される。脱離したＮＯｘは、ＮＳＲ触媒１６内の触媒上でＮ２等に浄化されて処理される。このように、リーン運転中にリッチスパイクを実行することにより、ＮＳＲ触媒１６に吸蔵されていたＮＯｘを脱離処理することができるので、ＮＯｘ吸蔵性能を有効に回復させることができる。【００２９】
（ＳＣＲによるＮＯｘ浄化動作）
次に、ＳＣＲ１８の機能について説明する。上述したとおり、リッチスパイクの実行によって、ＮＳＲ触媒１６のＮＯｘ吸蔵性能を有効に回復させることができる。しかしながら、リッチスパイクが実行されると、該ＮＳＲ触媒１６から脱離したＮＯｘの一部が浄化されずにそのまま下流に吹き抜けてしまう。また、上述したとおり、リーン運転中にＮＳＲ触媒１６に吸蔵されずに下流に吹き抜けたＮＯｘも存在する。これらの吹き抜けＮＯｘがそのまま大気中に放出されてしまうとエミッションの悪化を招いてしまう。【００３０】
そこで、本実施の形態１のシステムは、ＮＳＲ触媒１６の下流側に吹き抜けたＮＯｘを処理するためのＳＣＲ１８を備えることとしている。上述したとおり、ＳＣＲ１８は、ＳＣ１４およびＮＳＲ触媒１６が、リッチ雰囲気下で生成するＮＨ３をその内部に吸蔵している。このため、ＳＣＲ１８によれば、ＮＳＲ触媒１６の下流に吹き抜けてきたＮＯｘをＮＨ３で選択的に還元して浄化することができる。これにより、ＮＯｘが大気中に放出されてエミッションが悪化する事態を有効に阻止することができる。【００３１】
尚、本出願の発明者の見解によれば、ＳＣＲ１８の床温を５００℃以下、好ましくは３００℃前後とすることによって、該ＳＣＲ１８における還元反応を活発に行わせることができる。このため、本実施の形態１のシステムでは、ＳＣＲ１８の床温が３００℃前後となるように、その配置が調整されている。これにより、ＳＣＲ１８の下流にＮＯｘが放出される事態を効果的に抑止することができる。【００３２】
[本実施の形態１の特徴的動作]
次に、図３乃至図６を参照して、本実施の形態の特徴的動作について説明する。上述したとおり、内燃機関１０のリーン運転中にリッチスパイクが実行されると、ＮＳＲ触媒１６に吸蔵されていたＮＯｘがＮ２等に浄化されるとともに、浄化反応の中間生成物としてＮＨ３も生成される。生成されたＮＨ３は、該ＮＳＲ触媒１６の下流に配置されたＳＣＲ１８に吸蔵されて、ＮＯｘの浄化に使用される。【００３３】
ここで、ＳＣＲ１８において吹き抜けＮＯｘの全量を浄化するためには、該ＮＯｘの全量を浄化しうる量のＮＨ３が生成されることが求められる。ＮＨ３は、ＮＯｘ量が多く触媒活性が落ちている環境下において多量に生成される。そこで、ＮＨ３生成量を有効に増量するための手段として、リッチスパイクのインターバルを長くすることが考えられる。これにより、リーン運転期間が長くなるので、ＮＳＲ触媒１６へのＮＯｘ吸蔵量が増量されてＮＨ３生成量が増量される。【００３４】
しかしながら、インターバルを長く設定すると、ＮＯｘ吹き抜け量も増大してしまう。これは、上述したとおり、ＮＳＲ触媒１６へのＮＯｘ吸蔵量が多量になるほど、ＮＯｘ吹き抜け量も増大してしまうからである。したがって、吹き抜けＮＯｘを有効に浄化するためには、ＮＨ３生成量とＮＯｘ吹き抜け量とのバランスを考慮したインターバル設定が必要となる。【００３５】
そこで、本出願の発明者は、リッチスパイクのインターバルとＮＨ３生成量との関係に着目し鋭意研究を重ねた結果、ＮＨ３生成量が急激に上昇するインターバル期間が存在することを見出した。図３は、インターバルとＮＨ３発生量およびＮＯｘ吹き抜け量との関係を示す図である。この図に示すとおり、ＮＯｘ吹き抜け量は、インターバルに対してほぼ一定の割合で上昇している。これに対して、ＮＨ３生成量は、時間ｔ３以降急激に上昇している。したがって、ＮＨ３生成量とＮＯｘ吹き抜け量との関係は、インターバルの長さによって変化することとなる。【００３６】
図４は、インターバルがｔ２に設定された場合のＮＯｘ吹き抜け量とＳＣＲ１８の下流側のＮＯｘ量とを示す図である。この図に示すとおり、インターバルがｔ２（１０Ｓ）の場合、リーン運転中にＮＳＲ１６に吸蔵されるＮＯｘ量が少量となる。このため、リッチスパイク時の吹き抜けＮＯｘ量、およびＮＨ３生成量（ＳＣＲ１８への吸蔵量）は、それぞれ少量となっている。したがって、この図に示す関係においては、ＮＨ３が不足して微量のＮＯｘがＳＣＲ１８の下流へ排出されてしまう。【００３７】
次に、図５は、インターバルがｔ３に設定された場合のＮＯｘ吹き抜け量とＳＣＲ１８の下流側のＮＯｘ量とを示す図である。この図に示すとおり、インターバルがｔ３（２０Ｓ）の場合、リーン運転中にＮＳＲ１６に吸蔵されるＮＯｘ量が中量程度となる。このため、リッチスパイク時の吹き抜けＮＯｘ量、およびＮＨ３生成量（ＳＣＲ１８への吸蔵量）は、それぞれ中量程度となっている。したがって、この図に示す関係では、吹き抜けＮＯｘ量の増量の割にＮＨ３生成量が増量されないため、ＳＣＲ１８の下流へ排出されるＮＯｘは、図４に示す場合に比してやや増加してしまっている。【００３８】
次に、図６は、インターバルがｔ４に設定された場合のＮＯｘ吹き抜け量とＳＣＲ１８の下流側のＮＯｘ量とを示す図である。この図に示すとおり、インターバルがｔ４（２５Ｓ）の場合、リーン運転中にＮＳＲ１６に吸蔵されるＮＯｘ量は、上述したインターバルがｔ３の場合と大差はなく、中量程度となる。このため、リッチスパイク時の吹き抜けＮＯｘ量も、同様に中量程度となっている。一方、図３に示すとおり、インターバルがｔ４の場合のＮＨ３生成量は、インターバルがｔ３の場合に比して急激に上昇している。このため、図６に示すとおり、ＳＣＲ１８には多量のＮＨ３が吸蔵されることとなる。したがって、この図に示す関係では、吹き抜けＮＯｘ量の増量に比して、ＮＨ３生成量が急激に増量されているため、ＳＣＲ１８の下流へ排出されるＮＯｘは、限りなくゼロに近づいている。【００３９】
このように、リッチスパイクのインターバルの設定によって、ＮＯｘ吹き抜け量とＮＨ３生成量との関係が変化する。そこで、本実施の形態１のシステムでは、ＮＨ３生成量とＮＯｘ吹き抜け量との関係が上述した図６に示す関係になるように、リッチスパイクのインターバルを設定することとする。より具体的には、図３に示すＮＨ３生成量とインターバルとの関係に基づいて、ＮＨ３生成量が急激に上昇する領域となるインターバルに設定することとする。この領域の特定方法としては、例えば、ＮＨ３生成量の増加割合が所定割合より大きくなる領域として特定する方法や、ＮＨ３生成量が所定値より大きくなる領域として特定する方法等が考えられる。これにより、ＮＯｘ吹き抜け量に対するＮＨ３生成量を増大させることができるので、ＮＨ３の不足によってＮＯｘが大気中に放出される事態を効果的に抑制することができる。【００４０】
尚、インターバルを更に長くしていくと、ＮＳＲ触媒１６におけるＮＯｘ吸蔵量が極多量となり、吹き抜けＮＯｘ量が極端に増大してしまう。このため、ＮＯｘ吹き抜け量に対してＮＨ３生成量が不足しない範囲で該インターバルを設定することが好ましい。【００４１】
ところで、上述した実施の形態１のシステムでは、ＮＨ３生成量の不足が生じないように、ＮＨ３生成量が急激に上昇する領域に対応するインターバルに設定することとしているが、当該インターバルの設定方法はこれに限られない。すなわち、図３に示す関係に基づいて、ＮＨ３生成量とＮＯｘ吹き抜け量との比率を演算し、ＮＯｘ吹き抜け量に対してＮＨ３生成量が不足しない領域を特定することとしてもよい。【００４２】
また、上述した実施の形態１のシステムでは、図３に示す関係に基づいてインターバルをフィードフォワード制御しているが、インターバルの設定方法はこれに限られない。すなわち、ＮＯｘセンサ２６を用いて、ＳＣＲ１８下流のＮＯｘ濃度を検知して当該インターバルをフィードバック制御することとしてもよい。【００４３】
尚、上述した実施の形態１においては、ＮＳＲ触媒１６が前記第１の発明における「ＮＳＲ触媒」に、ＳＣＲ１８が前記第１の発明における「ＳＣＲ」に、図３における実線が前記第１の発明における「第１規則」に、図３における鎖線が前記第１の発明における「第２規則」に、それぞれ相当している。
【符号の説明】
【００４４】
１０  内燃機関（エンジン）
１２  排気通路
１４  スタート触媒（ＳＣ）
１６  ＮＯｘ吸蔵還元触媒（ＮＳＲ触媒）
１８  ＮＯｘ選択還元触媒（ＳＣＲ）
２２  Ｏ２センサ
２４  Ｏ２センサ
２６  ＮＯｘセンサ
３０  ＥＣＵ（Electronic Control Unit）
【図１】
2011058632.tif 000003
【図２】
2011058632.tif 000004
【図３】
2011058632.tif 000005
【図４】
2011058632.tif 000006
【図５】
2011058632.tif 000007
【図６】
2011058632.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成24年9月21日(2012.9.21)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
リーンバーン運転が可能な内燃機関の排気浄化システムであって、
前記内燃機関の排気通路に配置されたＮＯｘ吸蔵還元触媒（以下、ＮＳＲ触媒）と、
前記ＮＳＲ触媒の下流に配置されたＮＯｘ選択還元触媒（以下、ＳＣＲ）と、
リーンバーン運転中に所定のインターバルでリッチスパイクを実行するリッチスパイク手段と、を備え、
前記リッチスパイク手段のインターバルは、
予め計算されたリッチスパイク時に前記ＮＳＲ触媒において生成されるＮＨ３の生成量と前記インターバルとの関係と、予め計算されたリッチスパイク時に前記ＮＳＲ触媒の下流へ吹き抜けるＮＯｘの吹き抜け量と前記インターバルとの関係と、に基づいて、前記ＮＯｘ吹き抜け量の全量が、前記ＳＣＲにおいて還元浄化される期間に設定されていることを特徴とする内燃機関の排気浄化システム。
【請求項２】
前記インターバルの期間は、前記ＮＯｘ吹き抜け量に対する前記ＮＨ３生成量の比率が所定の比率より大きくなる期間であることを特徴とする請求項１記載の内燃機関の排気浄化システム。
【請求項３】
前記インターバルの期間は、前記インターバルに対する前記ＮＨ３生成量の増加割合が所定割合より大きくなる範囲の期間であることを特徴とする請求項１または２記載の内燃機関の排気浄化システム。
【請求項４】
前記インターバルの期間は、前記ＮＨ３生成量が所定量より大きくなる範囲の期間であることを特徴とする請求項１または２記載の内燃機関の排気浄化システム。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
第１の発明は、上記の目的を達成するため、リーンバーン運転が可能な内燃機関の排気浄化システムであって、
前記内燃機関の排気通路に配置されたＮＯｘ吸蔵還元触媒（以下、ＮＳＲ触媒）と、
前記ＮＳＲ触媒の下流に配置されたＮＯｘ選択還元触媒（以下、ＳＣＲ）と、
リーンバーン運転中に所定のインターバルでリッチスパイクを実行するリッチスパイク手段と、を備え、
前記リッチスパイク手段のインターバルは、
予め計算されたリッチスパイク時に前記ＮＳＲ触媒において生成されるＮＨ３の生成量と前記インターバルとの関係と、予め計算されたリッチスパイク時に前記ＮＳＲ触媒の下流へ吹き抜けるＮＯｘの吹き抜け量と前記インターバルとの関係と、に基づいて、前記ＮＯｘ吹き抜け量の全量が、前記ＳＣＲにおいて還元浄化される期間に設定されていることを特徴とする。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
また、第２の発明は、第１の発明において、
前記インターバルの期間は、前記ＮＯｘ吹き抜け量に対する前記ＮＨ３生成量の比率が所定の比率より大きくなる期間であることを特徴とする。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
また、第３の発明は、第１または第２の発明において、
前記インターバルの期間は、前記インターバルに対する前記ＮＨ３生成量の増加割合が所定割合より大きくなる範囲の期間であることを特徴とする。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
また、第４の発明は、第１または第２の発明において、
前記インターバルの期間は、前記ＮＨ３生成量が所定量より大きくなる範囲の期間であることを特徴とする。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
リッチスパイクのインターバルが長いほど、ＮＳＲ触媒に多量のＮＯｘが吸蔵される。このため、該インターバルが長いほど、リッチスパイク時に生成されるＮＨ３量は多量となる。一方において、ＮＳＲ触媒に多量のＮＯｘが吸蔵されるほど、すなわち、該インターバルが長いほど、リッチスパイク時に該ＮＳＲ触媒を吹き抜けるＮＯｘ量は多量となる。第１の発明によれば、予め計算されたＮＨ３の生成量とインターバルとの関係、および予め計算されたＮＯｘの吹き抜け量とインターバルとの関係に基づいて、吹き抜けたＮＯｘの全量がＳＣＲにおいて還元浄化されるようにインターバルが設定される。このため、本発明によれば、吹き抜けてきたＮＯｘの全量をＳＣＲにおいて浄化することができるので、エミッションの悪化を効果的に抑制することができる。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
第３の発明によれば、リッチスパイクのインターバルは、ＮＨ３生成量の増加割合が所定割合よりも大きくなる範囲で設定される。このため、本発明によれば、ＳＣＲに多量のＮＨ３を吸蔵させることができるので、ＮＯｘ吹き抜け量の全量を還元浄化できない事態を有効に回避することができる。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
第４の発明によれば、リッチスパイクのインターバルは、ＮＨ３生成量が所定量よりも大きくなる範囲で設定される。このため、本発明によれば、ＳＣＲに所望量のＮＨ３を吸蔵させることができるので、ＮＯｘ吹き抜け量の全量を還元浄化できない事態を有効に回避することができる。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４３】
尚、上述した実施の形態１においては、ＮＳＲ触媒１６が前記第１の発明における「ＮＳＲ触媒」に、ＳＣＲ１８が前記第１の発明における「ＳＣＲ」に、図３における実線が前記第１の発明における「ＮＨ３の生成量とインターバルとの関係」に、図３における鎖線が前記第１の発明における「ＮＯｘの吹き抜け量とインターバルとの関係」に、それぞれ相当している。
【国際調査報告】
2011058632.tif 000009
2011058632.tif 000010